KR20090082175A

KR20090082175A - 와이어 하네스

Info

Publication number: KR20090082175A
Application number: KR1020097005249A
Authority: KR
Inventors: 타카시 니레; 야수시 코다마; 타다시 쿠라타
Original assignee: 페톤 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2009-07-29
Also published as: JP2009032462A; JP4399482B2; KR101015793B1; WO2009014010A1; CN101542640B; CN101542640A; TW200913422A

Abstract

본 발명은 동축케이블을 이용한 와이어 하네스에 있어서, 커넥터 부에서의 그랜드 바와 동축케이블을 환경을 배려한 공정으로, 또한 양호한 전기특성이 얻어지도록 접속한다.

그랜드 바(10)는 실드(16)보다도 낮은 융점을 갖는 재질로 형성된다. 예를 들어, 그랜드 바(10)는 실드(16)를 구성하는 동보다 저융점인 황동이나 알루미늄으로 구성된다. 그랜드 바(10)와 실드(16)은 그랜드 바(10)에 레이저 광을 조사하여 스폿(30)에서 레이저 융착함으로써 접속된다. 실드(16)는 그랜드 바(10)보다 고융점이므로, 레이저 융착으로 인해 용융은 억제되며, 그 하층인 내부 유전체층에 대한 열 손상이 억제된다. 또한, 땜납을 사용하지 않음으로써, 환경에 악영향을 끼치는 것이 억제된다.

와이어, 하네스, 그랜드바, 실드, 유전체층

Description

와이어 하네스{Wire Harness}

본 발명은 동축케이블과 커넥터(단자부)를 구비한 와이어 하네스(wire harness)에 관한 것으로, 특히 커넥터에서의 그랜드 바와 동축케이블의 실드(외부 도체부)와의 접속구조에 관한 것이다.

자동차나 각종 전기기기의 내부에서 부품이나 기판간의 전기적인 접속을 위해 와이어 하네스가 사용된다. 특히, 휴대전화나 퍼스널 컴퓨터 등의 정보기기에서는 고용량의 신호를 고속으로 전송하기 위해 동축케이블을 사용한 와이어 하네스가 이용되고, 또한, 소형화나 고밀도 실장을 위해 해당 동축케이블로서는 예를 들어 AWG#42 등과 같은 극세선의 동축케이블이 사용되게 되어 있다.

와이어 하네스의 커넥터들 사이는 예를 들어 복수의 극세선 동축케이블이 좁은 피치로 배열된 플랫 케이블에 의해 접속된다. 이와 같은 복수의 동축케이블이 접속되는 커넥터는 예를 들면 각 동축케이블의 실드를 공통의 그랜드 바를 통해 공통 전위로 설정하도록 구성된다. 이 구성에서, 각 실드와 그랜드 바는 종래의 압접이나 납땜에 의해 전기적으로 접속되어 있었다.

[특허문헌 1] 특허공개 2001-15242호 공보

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 압접은 안정된 전기특성을 얻기 어렵다는 문제가 있었다. 한편, 납땜은 원통형 실드와 평면형 전극 사이의 틈새를 채워 양호한 전기특성을 실현할 수 있다. 그러나, 납땜은 공정이 복잡하고 환경오염물질이 발생한다는 문제가 있었다.

이에, 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 예를 들어 레이저 용접과 같은 기술을 이용하면, 전선과 전극과의 접속을 무공해로 동시에 안정된 전기특성으로 실현할 수 있는 가능성이 있다. 또한, 전자빔 용접도 마찬가지 가능성을 갖는다. 예를 들어, 동축케이블의 심선(내부 도체부)을 전극에 접속할 경우에는 레이저 용접이 사용되고 있다. 그러나, 레이저 용접이나 전자빔 용접은 기본적으로 미세용접이라는 특징이 있다. 그 때문에, 심선에 비해 표면적이 크고 원통형인 실드에 대해 레이저 용접 등을 적용하면, 실드와 전극이 서로 접하는 아주 작은 면적에서밖에 기본적으로 용접되지 않는 상태가 될 수 있다. 그 결과, 실드 전체가 양호하게 균일한 전위가 되지 않아 실드 효과가 저하될 수 있다는 문제가 있었다. 또한, 레이저 용접 등에 의해 실드를 녹이면, 실드와 심선 사이의 내부 유전체층에 손상을 줄 우려가 있다는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 실드와 그랜드 바와의 접속에 관한 것으로, 공정이 환경에 주는 영향이 경미하고 또한 양호한 전기특성이 얻어지는 와이어 하네스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명은 동축케이블과, 상기 동축케이블에 장착된 단자부를 갖는 것으로서, 상기 단자부는 상기 동축케이블의 외부 도체부에 전기적으로 접속되는 그랜드 바를 가지며, 상기 그랜드 바는 상기 외부 도체부보다도 낮은 융점을 갖는 재질로 이루어지고, 용융되고 그 후 고화됨으로써, 상기 외부 도체부에 접속되어 있는, 와이어 하네스를 제공한다.

다른 본 발명에 따른 와이어 하네스의 상기 그랜드 바는 레이저를 이용하여 용융고화시킴으로 인해 상기 외부 도체부에 접속된 구조를 갖는다.

본 발명의 바람직한 양태는 상기 외부도체부가 동 또는 동합금으로 이루어지고, 상기 그랜드 바가 황동 또는 알루미늄으로 이루어진 와이어 하네스이다.

또한, 본 발명의 와이어 하네스의 상기 단자부는 내부에 상기 그랜드 바를 감싸 지지하는 하우징을 가지며, 상기 하우징은 상기 동축케이블을 가로질러 연장되는 상기 그랜드 바 중 상기 동축케이블과 교차하는 범위를 노출시키는 개구부를 갖는 구조로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 와이어 하네스는 상기 그랜드 바인 제 1 그랜드 바와 제 2 그랜드 바를 가지며, 상기 제 1 그랜드 바, 상기 동축케이블 및 상기 제 2 그랜드 바가 샌드위치 구조가 되는 부분을 갖는 구조로 할 수 있다.

발명의 효과

본 발명에 따르면, 그랜드 바가 외부 도체부에 비해 융점이 낮으므로, 그랜드 바에 레이저 등을 조사하고 가열하여 그랜드 바와 외부 도체부를 융착시켰을 때에, 가열부위의 그랜드 바는 적당하게 용융되는 한편, 외부 도체부는 거의 용융되지 않는 상태로 할 수 있다. 그 상태에서는 내부 유전체층으로의 열 전도, 특히 그랜드 바 가열부위의 부근 위치에서 내부 유전체층의 국소적인 가열을 억제하면서, 그랜드 바의 용융 스폿의 확대나 용융된 부재가 외부 도체부와 그랜드 바 사이의 틈새를 채움으로써, 그랜드 바와 외부 도체부와의 상호접촉면적을 크게 하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명의 와이어 하네스의 구조에서는 환경에 주는 영향이 큰 땜납 등의 재료를 사용하지 않고도 외부 도체부와 그랜드 바가 양호하게 전기적으로 접속된다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 와이어 하네스의 모식적인 사시도.

도 2는 커넥터부의 구조를 나타낸 모식도.

도 3은 케이블부와 그랜드 바와의 위치관계를 나타낸 모식적인 평면도.

도 4는 커넥터부의 모식적인 수직단면도.

도 5는 동축케이블의 실드와 그랜드 바와의 교차부분을 나타낸 모식적인 평면도.

이하, 본 발명의 실시 형태(이하, 실시형태라 한다)에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 실시형태에 따른 와이어 하네스의 모식적인 사시도이다. 이 와이어 하네스(2)는 케이블부(4)와, 그 양단에 각각 형성된 커넥터부(6)로 이루어진다. 케이블부(4)는 예를 들어, 평형하게 늘어선 복수의 동축케이블로 이루어진 플랫 케 이블이다. 커넥터부(6)의 형상은 하우징(8)에 따라 결정되며, 예를 들어 수 커넥터를 구성하는 것은 플러그 하우징, 암 커넥터를 구성하는 것은 리셉터 하우징이라 칭해진다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 커넥터부(6)는 수 커넥터이며, 기판 등(미도시)에 장착된 암 커넥터와 결합된다.

도 2는 커넥터부(6)의 구조를 나타낸 모식도이다. 커넥터부(6)는 하우징(8), 그랜드 바(10) 및 케이블부(4)의 단부를 포함하여 구성된다.

케이블부(4)를 구성하는 각 동축케이블(12)의 단부는 스트리핑되며, 외부 피복(14)으로 덮인 부분에서부터 선단쪽을 향해 순서대로 실드(16), 내부 유전체층(18), 심선(20)이 노출된 부분이 형성된다. 또한, 스트리핑에 있어서, 외부 피복(14)이나 내부 유전체층(18)을 절단하는 공정은 레이저 와이어-스트립퍼라는 장치를 이용하여 생산성 높게 수행하는 것이 가능하게 되어 있다. 해당 장치는 CO₂ 레이저를 이용하여, 외부 피복(14)이나 내부 유전체층(18) 하에 위치하는 금속부(실드(16)나 심선(20))를 손상시키지 않고 외부 피복(14)이나 내부 유전체층(18)을 선택적으로 절단할 수 있다. 또한, 실드(16)를 절단하는 공정은 YAG 레이저나 YVO₄ 레이저 등을 이용한 레이저 실드 커터라는 장치를 이용하여 생산성 높게 실시할 수 있다.

케이블부(4)의 폭방향으로 늘어선 복수의 실드(16)는 케이블부(4)의 일측면쪽으로부터 그랜드 바(10a)를 접속시키고, 또한 반대면쪽으로부터 그랜드 바(10b)를 접속시킨다.

그랜드 바(10)는 케이블부(4)의 단부에 노출된 실드(16)의 길이에 대응하는 폭과, 케이블부(4)의 폭보다 커다란 길이를 갖는 가늘고 긴 판 형태의 부재이다.

그랜드 바(10)는 실드(16)의 노출부분과 교차하여 케이블부(4)를 가로질러 연장되며, 각 실드(16)에 공통으로 접속되고, 각 실드(16)를 공통의 접지부위로 설정한다. 그랜드 바(10)는 원통형 실드(16)의 표면과의 접촉면적을 크게 하기 위해, 실드(16)가 접촉되는 위치에 요홈부(24)가 형성되어 있다.

하우징(8)은 2개의 하우징 부품(8a, 8b)으로 구성된다. 예를 들면, 하우징 부품(8b)은 내측에 케이블부(4)의 단부나 그랜드 바(10)를 수용하는 요홈부(26)가 형성되어 있다. 또한, 요홈부(26)에는 각 동축케이블(12)의 심선(20)이 접속되는 전극 패드(22)가 배치된다.

하우징 부품(8a)은 하우징 부품(8b)에 장착된 케이블부(4)의 단부 등을 덮도록 하우징 부품(8b)에 조합된다. 본 실시형태에서는 그랜드 바(10b)는 하우징 부품(8b)에서의 실드(16)의 예정 위치에 미리 장착해 둘 수 있다. 또한, 마찬가지로, 그랜드 바(10a)는 하우징 부품(8a)에 미리 장착해 둘 수 있다. 이와 같이 미리 그랜드 바(10)를 세팅해 둔 하우징 부품(8a)(8b)을 이용하면, 커넥터부(6)의 조립작업이 간소해진다.

이 그랜드 바(10)를 미리 하우징 부품(8a, 8b)에 셋팅해 두는 구성에서는 하우징 부품(8b)의 요홈부(26)에 케이블부(4)의 단부를 세팅하고, 하우징 부품(8a)을 하우징 부품(8b)과 조립함으로써, 실드(16)가 그랜드 바(10a, 10b) 사이에 끼인 샌드위치 구조가 형성된다. 후술하는 레이저 융착을 가능하게 하기 위해, 이 구성에 사용되는 하우징 부품(8a, 8b)에는 그랜드 바(10a, 10b)의 표면 중 케이블부(4)와 교차하는 범위를 노출시키는 개구부(28a, 28b)가 형성된다.

도 3은 케이블부(4)와 그랜드 바(10)와의 위치 관계를 나타낸 모식적인 평면도이다. 또한, 도 4는 조립한 커넥터부(6)의 모식적인 수직단면도이다. 도 3에 나타낸 직선 A-A'의 위치에 대응하는 단면을 나타내고 있다. 하우징(8)은 내부에 그랜드 바(10) 및 케이블부(4)의 단부를 감싸 지지한다. 또한, 하우징 부품(8a, 8b)은 그랜드 바(10a, 10b)의 길이방향 단부를 감싸 지지하며, 양측 그랜드 바(10)를 실드(16) 쪽을 향해 지지한다. 이로써, 그랜드 바(10a, 10b)는 실드(16)에 압접되게 된다. 이 상태에서, 커넥터부(6)의 외부로부터 개구부(28a),(28b)를 통해 그랜드 바(10a, 10b)에 레이저를 조사하여 그랜드 바(10)를 실드(16)에 융착시킨다.

여기서, 그랜드 바(10)에는 실드(16)보다 저융점의 재료를 사용한다. 대부분의 경우, 실드(16)는 동(또는 동합금)으로 구성된다, 이 실드(16)에 비해, 예를 들어 그랜드 바(10)는 황동 또는 알루미늄으로 형성된다. 그랜드 바(10)의 두께는 레이저 융착이 바람직하게 행해지는 것이나 강도 등을 고려하여 결정되며, 예를 들어 50μm 정도로 할 수 있다. 또한, 레이저로서 예를 들어 YAG 레이저나 파이버 레이저 등을 사용할 수 있다.

도 5는 실드(16)와 그랜드 바(10)와의 교차부분을 나타낸 모식적인 평면도이다. 실드(16)는 미세한 동선으로 형성된 편조(braided) 구조를 가지며, 해당 편조를 구성하는 각 동선은 동축케이블(12)의 축을 따라 나선을 형성한다. 도 5의 실 드(16)의 부분에 나타낸 사선은 그 편조구조를 표현하고 있다. 스폿(30)은 레이저 융착부위를 나타내고 있다. 해당 부위에 레이저 펄스를 조사하여 그랜드 바(10)의 이면까지 용융시킨다. 이 때, 실드(16)는 그랜드 바(10)보다 융점이 높으므로, 실드(16)의 용융을 억제하면서 그랜드 바(10)에서의 용융 스폿의 횡방향 확대를 도모할 수 있다. 또한, 용융된 그랜드 바(10)의 재료는 실드(16)의 편조구조에 침윤, 확산되며, 이로 인한 융착 면적의 확대도 도모된다.

그랜드 바(10)와 실드(16)의 레이저 융착은 그랜드 바(10)의 폭 범위 내에서, 동축케이블(12)의 축방향으로 어긋난 복수의 스폿(30)에서 수행할 수 있다. 또한, 그랜드 바(10)의 길이방향으로 어긋난 복수의 위치에서 레이저 조사를 하여 융착시킬 수도 있다. 이와 같이 스폿(30)의 수를 늘림으로 인해, 그랜드 바(10)와 실드(16)가 더욱 양호하게 전기적으로 접속된다. 보다 구체적으로 설명하면, 스폿(30)의 수를 증가시킴으로 인해, 실드(16)의 편조를 구성하는 동선의 대부분이 그랜드 바(10)와 융착되며 실드(16)의 전위의 균일성이 향상된다. 또한, 본 실시형태와 같이, 실드(16)를 그랜드 바(10)에 의해 샌드위치 상태로 하고 각각의 그랜드 바(10)를 실드(16)에 레이저 융착하는 것도, 실드(16)의 전위의 균일성 향상에 유효하다.

또한, 실드(16)의 구조는 편조구조에 한정되지 않으며, 예를 들어 모두 평행하게 나선형태로 감긴 구조의 경우일지라도 상술한 효과가 얻어진다.

상술한 실시형태에서는 커넥터부(6)를 조립한 후에, 개구부(28a, 28b)로부터 레이저 융착을 실시하는 구성을 나타내었다. 그러나, 그랜드 바(10)를 실드(16)에 레이저 융착한 후 하우징 부품(8a, 8b)에 수용하는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우에는 하우징 부품(8a, 8b)에 개구부(28a, 28b)를 형성하지 않을 수도 있다. 또한, 그랜드 바(10)는 실드(16)의 한쪽편에만 접속하는 구성으로 할 수도 있다.

상술한 그랜드 바(10)는 요홈부(24)가 미리 형성된 구조이었지만, 그랜드 바(10)를 부드러운 부재로 이루어진 평판으로 하고, 이를 실드(16)에 가압함으로써, 그랜드 바(10)의 표면을 움푹 패이게 하여 그랜드 바(10)와 실드(16)와의 접촉면적을 증가시키는 구성으로 할 수도 있다. 예를 들어, 그와 같은 구성은 실드(16)를 2개의 그랜드 바(10) 사이에 끼운 샌드위치 구조를 형성하고 그 샌드위치 구조를 프레스함으로써 실현 가능하다.

Claims

동축케이블과 상기 동축케이블에 장착된 단자부를 구비하는 와이어 하네스에 있어서,

상기 단자부는 상기 동축케이블의 외부 도체부에 전기적으로 접속되는 그랜드 바를 가지며,

상기 그랜드 바는 상기 외부 도체부보다도 낮은 융점을 갖는 재질로 이루어지며, 용융되고 그 후 고화됨으로 인해, 상기 외부 도체부에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어 하네스.
제 1 항에 있어서,

상기 그랜드 바는

레이저를 이용하여 용융고화시켜 상기 외부도체부에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 와이어 하네스.
제 1 항에 있어서,

상기 외부도체부는

동 또는 동합금으로 이루어지며, 상기 그랜드 바는 황동 또는 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 와이어 하네스.
제 1 항에 있어서,

상기 단자부는 내부에 상기 그랜드 바를 감싸 지지하는 하우징을 가지며,

상기 하우징은 상기 동축케이블을 가로질러 연장되는 상기 그랜드 바 중 상기 동축케이블과 교차하는 범위를 노출시키는 개부부를 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 하네스.
제 1 항에 있어서.

상기 그랜드 바는

제 1 그랜드 바와 제 2 그랜드 바를 가지며,

상기 제 1 그랜드 바, 상기 동축케이블 및 상기 제 2 그랜드 바가 샌드위치 구조가 되는 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 와이어 하네스.